摇椅弓滑动法整体内收上颌前牙三维有限元研究

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1、摇椅弓滑动法整体内收上颌前牙三维有限元研究　　[摘要]目的探讨摇椅弓应用于滑动法内收上颌前牙的力学效应。方法应用ANSYS软件建立上牙列三维有限元模型，分别计算不同深度摇椅弓和不同高度牵引钩内收上前牙时对6个上前牙阻抗中心产生的转矩，并观察二者联合应用时上前牙初始移动情况。结果选择不同深度的摇椅弓可产生不同的冠唇向转矩，用以抵消摩擦力及不同高度牵引钩滑动法内收产生的冠舌向转矩，进而实现上前牙的整体移动。在上颌第二前磨牙和第一磨牙之间应用种植体支抗时，2mm深度的摇椅弓可配合使用7.2mm高度的牵引钩来实现上前牙的压低及整体内收。结论摇椅弓可以有效改善内收前牙时出现的直立和舌倾状态，实现

2、压低和转矩的双重控制。[关键词]摇椅弓；滑动法；整体内收；三维有限元[中图分类号]R783.5[文献标志码]A[doi]10.7518/hxkq.2013.01.006上颌前牙的位置与突度是影响咬合关系和容貌美观的重要因素[1]，作为临床矫治难度大的上颌前突13和双颌前突患者，治疗的重点是在有效控制支抗的同时将前牙进行整体内收[2-3]。直丝弓滑动矫治技术在内收前牙时，虽然托槽上预制的标准牙齿倾斜度可以用来控制转矩，但由于人种、颌骨关系和牙齿错位情况的不同，根据正常得到的通用转矩对于很多患者来说并不适用，而且由于托槽余隙的存在[4]，施加到牙齿上的转矩比预制值小，导致矫治中出现前牙直立

3、、舌倾，进而造成覆加深，导致治疗失败。解决方法之一是通过在弓丝上额外加转矩来对抗前牙的直立倾向，然而这又会影响弓丝在内收时的滑动性并增加支抗要求[1]。为了不影响滑动性，有学者[2，5-6]在应用平直弓丝时通过增加牵引钩（anteriorretractionhook，ARH）的高度使内收力接近前牙的阻抗中心（centerofresistance，CR）来达到整体移动的效果。Kim等[2]和Tominaga等[5]应用三维有限元法分析了在平行于弓丝的内收力作用下前牙的移动情况。然而，由于临床中前后牵引部位的连线很少能与弓丝保持平行[3]，因此他们据此得出的研究结论[2，5]并不符合临床实

4、际情况。尽管张翼等[1]的研究表明：通过微种植体植入高度和ARH高度的变化可以有效控制上前牙内收的牙齿移动方式。然而，单纯用传统方法配合种植体仍然难以实现前牙的整体内收[3]。摇椅弓（rocking-chair13archwire，RCA）是常用于治疗深覆的整平弓丝，有唇倾和压低前牙的作用，这一作用可以对抗内收时前牙舌倾和伸长的副作用。但目前有关RCA对于上颌前牙段作用的定量评估较为缺乏[7]。本研究通过建立三维有限元模型，利用数值仿真定量研究RCA滑动法关闭间隙时上前牙的移动情况，探讨在种植体支抗保障下应用RCA实现上颌前牙整体内收的可行性。1材料和方法1.1三维有限元模型的建立患者

5、，男，26岁，右侧上颌第一前磨牙因残根炎而拔除，牙齿形态大小正常，排列整齐，上前牙轴倾度正常。将其牙颌组织的螺旋CT图片（Philips-Mx800螺旋CT机拍摄，扫描间距1mm）进行三维重建后输入到ANSYS10.0软件中获得有限元模型（图1）。所建立的模型共有41046个单元和71850个节点。牙齿及其牙周膜和牙槽骨均假设为均质、各向同性的线弹性材料，杨氏模量和泊松比[3]见表1。牙周膜是在牙根区域用厚度为0.25mm的壳单元模拟。ARH置于双侧侧切牙和尖牙之间。种植体置于第一磨牙和第二前磨牙之间的颊侧牙槽间隔处，距离弓丝10mm。种植体支抗向ARH施加的力为150g。为了分析摩擦

6、力在RCA滑动法关闭间隙时对前牙内收的影响，对比了考虑摩擦力和忽略摩擦力两种情况下不同深度RCA对阻抗中心的转矩和应用不同ARH高度对阻抗中心产生的转矩情况。不锈钢托槽与不锈钢弓丝之间的摩擦系数为0.2[8]。1.2RCA模型的建立及力与力矩的计算13采用与Sung等[3]相同的方法，本研究测定了模型中6个上前牙的阻抗中心，该中心位于正中矢状面上垂直高度在中切牙切缘龈方14.2mm处，矢状向位于中切牙托槽连线后方8.3mm处。取牙冠中间位置的CT影像，得到适合其牙弓形态的平直弓丝（图2）。Fig1Thethreedimensionalfiniteelementmodelofthemax

7、il-laryalveolarboneandteethFig2ThespiralCTimageofmiddlecrowns（up）andthesche-maticofstraightwire（down）计算在平直弓丝时应用不同高度ARH对6个上前牙阻抗中心产生的转矩。采用垂直于表面的投影方法，将平直弓丝投影到半径为R的圆柱体上，得到基于平直弓丝的RCA（图3），RCA截面为0.46mm×0.64mm，托槽的宽度为0.46mm。该RCA的最深处位